La teoria delle stringhe potrebbe trovare una conferma o essere confutata definitivamente dagli esperimenti del Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore di particelle che entrerà in funzione alla fine del 2007 al CERN di Ginevra. Lo strumento offre un nuovo approccio per testare questa potenziale “teoria del tutto”, la cui verifica è finora sfuggita a qualunque test.

Secondo la teoria delle stringhe, le particelle come gli elettroni e i fotoni sono in realtà minuscole cordicelle che vibrano. La bellezza della teoria è che spiega tutte le forze conosciute — compresa la gravità, che il modello standard non riesce invece a comprendere. Ma i detrattori della teoria sostengono che non esiste nessun modo per verificarla.

Forti testimonianze a favore della teoria delle stringhe potrebbero venire dall’osservazione dei mini-buchi neri a vita breve che si potranno produrre al LHC. Tuttavia le probabilità che si producano effettivamente sono estremamente basse, e quindi il fatto che non vengano rilevati non basterà per falsificare teoria.

Nel 2006 Allan Adams, fisico teorico esperto di stringhe, che lavora al MIT (Cambridge, USA) e altri scienziati hanno proposto una verifica più convincente. Hanno dimostrato che certi tipi di collisioni tra particelle potrebbero rivelare se i principi fondamentali sui quali poggia la teoria delle stringhe siano sbagliati.

Un altro gruppo, guidato da Jacques Distler dell’Università di Austin in Texas (USA), ha poi dimostrato che le energie necessarie per rivelare questi effetti sono effettivamente alla portata di LHC.

Uno dei principi della teoria delle stringhe deriva dalla teoria della relatività di Einstein, secondo la quale la velocità della luce è la stessa per tutti gli osservatori, un principio chiamato invazianza di Lorentz. Questo principio — insieme agli altri tre su cui poggia la teoria delle stringhe — determina il modo in cui interagiscono fra loro le particelle forti chiamate bosoni W. Se queste interazioni sono inferiori alla forza calcolata dal gruppo di Distler, significherebbe che uno dei principi della teoria delle stringhe è sbagliato e che quindi la teoria stessa è sbagliata, sostengono i ricercatori.

Se la teoria delle stringhe dovesse essere abbandonata, i fisici dovranno trovare una teoria del tutto alternativa in grado di spiegare i risultati di LHC. “Se osserveremo delle violazioni alla teoria, si comincerà a lavorare freneticamente per trovare qualche alternativa compatibile con le violazioni,” ha detto Distler a “New Scientist”.

L’alternativa potrebbe essere la teoria chiamata gravità quantistica ad anello (loop quantum gravity), secondo la quale lo spazio stesso è quantizzato in minuscoli pezzetti. Alcuni fisici sostengono che la gravità quantistica ad anello non soddisfa l’invazianza di Lorentz. Secondo Distler, “Questa è una possibile direzione che si potrà esplorare.” 

Malgrado i test possano in linea di principio invalidare la teoria delle stringhe se si trovassero delle violazioni, sia Distler che Adams pensano che i risultati rispetteranno i quattro principi della teoria, e che quindi la teoria delle stringhe rimarrà una valida candidata per essere la teoria del tutto.

David Shiga